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大功率光纤激光器再获重大突破

作者: cnpim CNPIM 2020年12月14日
具有高稳定性的多千瓦(kW)(≥3kW)级光纤激光器在许多应用中意义重大，而掺Yb的光纤是这类光纤激光器中的关键器件。在过去的几十年里，光纤制造技术取得了令人难以置信的进步，使得连续波（CW）光纤激光器的输出功率成倍增长。然而，随着输出功率的进一步扩大，光暗化（PD）被发现是多千瓦级输出功率下激光器长期可靠性的关键限制因素之一。


PD效应表现为泵浦引起的过剩损耗的演化过程，取决于泵浦功率和掺杂剂浓度。它可以归结为从合作能量转移过程中产生的颜色中心，而这个过程是从激发的Yb3+到光纤芯中的原子缺陷前体。协同掺杂Ce可以有力地提高Yb/Al协同掺杂光纤的PD电阻，尽管协同掺杂Ce实现PD电阻的机理至今仍未被很好地理解。

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SHE Shengfei与中国科学院西安光学精密机械研究所的合作者一起，通过低温螯合气相沉积(LT-CGPD)技术制造了一种具有高激光稳定性的30/600有源光纤，并将其命名为Yb/Ce-AS@LAS光纤，综合评价了Ce在多千瓦级Yb掺杂光纤中的添加量。而最后，基于Ce共掺Yb/Al光纤，他们在1,079.80nm处展示了优异的结果。研究结果发表在《Journal of Lightwave Technology》上。

研究人员制造了梯度Ce浓度的串行共掺Yb/Al光纤，证明Ce的加入可以有效提高光纤的PD电阻。通过主振荡器功率放大器(MOPA)的配置，他们成功实现了在1079.80nm波长下输出5.04kW的最高CW激光功率，斜率效率为81.1%。同时，大功率光纤放大器的长期稳定性也得到了有效提高，说明Ce添加对PD和附加热负载的抑制作用。

他们不仅打破了光纤激光器功率记录，而且基于LT-CGPD技术制造的自制Yb/Ce共掺杂铝硅酸盐光纤，为更好的商用大功率光纤激光器铺平了道路。

注：以上内容节选自科技报告与资讯，转载在于分享更多行业信息。


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